1、1谈长螺旋钻孔压灌桩施工技术摘 要:随着设计和施工技术的迅猛发展，速度快、质量好、造价低、符合环保要求的长螺旋钻孔压灌超流态砼桩应运而生。该桩又称高坍落度砼灌注桩，是国内近几年出现的一种新型桩型。长螺旋钻孔压灌超流态砼桩工艺先进而易行、操作简便而快捷、施工安全而环保、质量易保证而价低，通过技术经济对比分析和工程实例效益验证，确实先进、创新和优越，值得大力推广和应用。 关 键 词:长螺旋；钻孔；超流态砼；桩基； 中图分类号：U213.4 文献标识码：A 引言 超流态砼是由水泥、粉煤灰、粗骨料、细骨料、外加剂和水等组成，坍落度在 200mm250mm 之间的超大流动性砼，其外加剂主要为高效减水剂（
2、如：聚丙烯酸盐超塑化剂）等。 桩基技术规范规定灌注桩用砼坍落度宜为 180220mm，而本工艺采用的是超流态砼，黑龙江省地标钻孔压灌超流态砼桩基础技术规程中对超流态砼作了定义，明确界定其塌落度为 200mm250mm。超流态混凝土流动性好，混凝土拌合物依靠自重不需要振捣即可充满模型和包裹钢筋，具有良好的施工性能和充填性能，而且骨料不离析，混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性能。超流态混凝土的自密实性能,混凝土的泵送性能好,具有免振捣的特性，非常适用于水下、管桩、高密度钢筋笼等不便于振捣的工程或部位。长2螺旋钻孔压灌超流态砼桩是采用专利技术长螺旋钻机钻桩至图纸深度，利用砼泵，通过螺旋钻杆中心（
3、如图 1）向桩孔内、自孔底而上桩顶连续封闭泵注超流态砼，提钻压灌至桩顶标高，然后后插入钢筋笼一次成型形成的桩体。 图 1 螺旋钻杆中心 长螺旋桩机包括液压步履桩架和钻进系统两部分。桩架采用液压步履式底盘，可自行行走及 3600 回转；钻进系统包括动力头与钻具，动力头的输出轴与螺旋钻具为中空式，桩机采用长螺旋成孔，能钻孔成孔一机一次完成，简便易行。 长螺旋钻孔压灌超流态砼桩与普通钻孔桩主要不同为，它是钻孔后，先浇筑砼，而后插入钢筋笼而形成的桩体，是一种新型的桩基础施工手段。长螺旋钻孔压灌超流态砼桩不受地下水位限制，适用范围十分广泛，其所用砼流动性强、耐水性好；其所用长螺旋钻机既可以钻孔，又可以压
4、灌浇筑砼，操作简单，且砼浇筑及时性好，成桩质量好，造价低。 1 工艺技术介绍 钢筋砼灌注桩根据成孔工艺可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔和挖孔扩底灌注桩等。钻孔灌注桩有冲击成孔灌注桩、回转钻孔灌注桩、潜水电钻成孔灌注桩及钻孔压灌砼灌注桩等，除钻孔压灌砼灌注3桩外其他三种均为泥浆护壁钻孔灌注桩。 长螺旋钻孔压灌超态砼后插钢筋笼灌注桩是钻孔压灌砼灌注桩的主要桩型，它是利用长螺旋钻机钻孔至图纸设计标高，成孔后，在提升钻杆的同时，通过设在内管钻头上的砼孔，泵送压灌浇筑超流态砼，压灌至设计桩顶标高后，移开钻杆将钢筋笼强制压入或送入桩体而成型。它是一种新型的桩基施工方法，是 2010 年度国家建筑业十
5、项新技术应用第一大项“地基基础和地下空间工程技术“中的第二小项“长螺旋钻孔压灌桩技术” ，也属于黑龙江省地方专利技术之一。长螺旋钻孔压灌超流态砼后插钢筋笼灌注桩具有以下优点： 适应范围广。可适用于地下水位较高，易塌孔，且长螺旋钻孔机可以钻进的所有地层，包括黏性土、粉土、砂土、填土、非密实的碎石类土、强风化岩等。可以适用于桩径 3001000mm，桩长不超过 30m 的钢筋砼灌注桩。 单桩承载力高。因为桩无泥浆护壁，在施工过程中桩端、桩周土经混凝土压密或经孔底压入或喷射的水泥浆填充、渗透、咬合及超流态混凝土的侧向挤压，增强了桩端阻力和侧阻力，从而大大提高单桩承载力.根据数据统计分析单桩承载力可提
6、高 3050%。而且成桩质量好，尤其是在砂土中效果明显。 环保施工性能好。施工过程无公害、噪声低、震动小、无排污、不扰民，不需要泥浆护壁无污染，无泥皮，无沉渣，无泥浆污染；不需降水，施工现场文明，对周围环境影响较小，环保节能。 施工成型质量好。因为桩尖无虚土，砼钻头高压泵出使桩底无沉渣，4利于克服断桩、缩径、孔底沉渣、塌孔、串孔等泥浆护壁工艺钻孔的质量通病，桩身质量好。 施工工效高、速度快。不受地下水位的限制，一般在桩间距较小的情况下，也可连续施工，不需间隔跳打，施工工效高。机具（见图 2）设备简单、无需辅助配套设备、移动灵活、操作简便，施工速度快、效率高。超流态混凝土具有较好的和易性和流动性
7、、骨料可以在混凝土中悬浮而不下沉，钢筋笼插入容易、施工方便，施工速度快。经统计数据分析相比泥浆护壁灌注桩可提高施工速度 20%以上。 图 2 长螺旋钻机 施工造价低。施工工序一次成型，节省了机械水电等费用，且在地下水位以下施工时，可省去泥浆护壁全部费用，综合费用可节省 15%20%，经济效益显著。 2 施工技术方法和要点 长螺旋钻孔压灌超态砼后插钢筋笼灌注桩主要施工方法包括：定位测量、钢筋笼制作、钻孔、泵送压灌超流态砼、插入钢筋笼等。 2.1 定位测量 根据测绘院给予的角点，结合图纸轴线尺寸，采用全站仪及水准仪进行桩位定位，做好桩位中心点的标识，采用白灰放桩点，竹签扎入桩点内以保证打桩机行走时
8、桩点不被破坏。 钻机定位后，应对定位点进行复查，钻头与桩点偏差不应大于20mm。 52.2 稳钻及成孔 稳钻及成孔操作流程详见下图。 图 3 稳钻及成孔操作流程图 2.2.1 稳钻 （1）确定施工桩位后，由技术人员按图纸找点，以露出圆状白点为准，依据固定点或其它准确的桩位点，按图示尺寸进行检查，点位偏差应符合规范要求。 （2）钻机就位后，必须平正、稳固，结合场地实际情况铺设钢板或枕木，确保钻机在施工中不发生倾斜、移动。 （3）稳钻时，钻头尖与桩位垂直对准，并且调整好垂直度。如发现钻尖离开点位要重新调整，重新稳点，直到钻头尖对准桩位为止。钻机对准桩点后必须调平，确保成孔的垂直度。 （4）施工时钻
9、头对准桩位点，稳固钻机，通过水平尺及垂球双向控制螺旋钻头中心与钻杆垂直度，确保钻机在施工中平正。 图 4 稳钻图 5 成孔 2.2.2 成孔 施工前，技术员应依据设计桩长及施工场地地坪标高，在钻机抱杆上作出明显标记，以确定钻具钻进深度。 开钻下钻速度应缓慢并平稳，在钻进过程中，不宜反转或提升钻杆。钻杆下端距地面 1020cm，对准桩位，压入土中，使桩中心偏差不大于6规范和设计要求的 20mm。 在钻进过程中如遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。 钻机成孔施工过程中要求边旋转钻杆边清除孔边渣土，以防止提升钻杆时土块掉入，钻孔过程要用经纬仪校
10、正垂直度（1%） 。 2.3 超流态砼配制与压灌 2.3.1 超流态砼配制 （1）超流态砼采用商品砼站集中搅拌生产，砼罐车运至现场，泵送浇筑。 （2）超流态混凝土用砂、石，其含泥量不得超过表 1 规定： 表 1 砂、石含泥量允许值 材料品种 混凝土强度等级 含泥量按重量计（%） 泥块含量按重量计（%） 砂 大于或等于 C30 3.0 1.0 小于 C30 5.0 2.0 石 大于或等于 C30 1.0 0.5 小于 C30 2.0 0.7 （3）细骨料应选用粗砂或中砂，质量应符合国家现行标准普通混凝土用砂质量标准及检验方法JGJ52 的规定； （4）粗骨料应采用连续级配碎石或卵石，粒径为 5-
11、30mm，一般宜选75-20mm，针片状颗粒含量不大于 10%，质量应符合国家现行标准普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法JGJ53 的规定； （5）超流态混凝土的外加剂应根据混凝土的流动状态优先选用减水型外加剂。 （6）桩身混凝土必须留有试件（标养试块）每个灌注台班不得少于1 组，每组 3 件；当桩直径大于 1m 或单桩混凝土量超过 25m3 时，每根桩应留有 1 组试件。 2.3.2 超流态砼压灌 （1）清理砼泵输送管及钻杆，压灌超流态砼前，应先采用同砼强度等级的砂浆进行润湿泵管及钻杆。 （2）拌制超流态砼的原材料必须经过复验合格后方可投入使用，水泥宜选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，强
12、度等级不得低于 42.5Mpa、最小水泥用量 350Kg/立方米、水灰比宜为 0.50.6、外加剂的选用应保证塌落度达到 22cm25cm，拌制投料时其添加顺序宜滞后于水和水泥、石子粒径宜采用 520cm，提高水泥和易性，使石子在砼中悬浮，以避免砼离析，减少钢筋笼下沉时的粘阻力。 （3）钻至设计标高后，应先泵入砼，并停顿 1020S，然后再缓慢提升钻具，开动砼泵向孔内压灌砼，边压灌边提钻，开始以低速控制，提钻注砼 3m 以上增大泵的压力，并始终保证管内有一定高度的砼。 （4）提钻压砼泵送施工时，要严格控制钻杆提升速度，确保提钻速度与砼浇注速度相协调。提钻杆前，要求钻杆内的砼高度高出地面。施工时
13、，通过砼泵送对钻杆产生的上顶力，调整提钻速度，保证钻杆及叶8片对砼有一定的挤压作用。混凝土灌注高度宜高出桩顶标高 0.30.5m； （5）砼压灌结算后，应立即将钢筋笼插至设计深度，并及时清除钻杆及泵管内残留砼。压灌多余的混凝土，待挖土时将进行桩头破除处理。2.4 钢筋笼制作和安放 2.4.1 钢筋笼的制作 （1）依据图纸钢筋笼设计，技术员提供钢筋下料。 （2）先做好加强筋，将主筋在其外侧均匀排列依次焊好，形成笼骨架。将箍筋依次点焊于主筋外侧，主筋搭接单面焊 10d，搭接焊处要同心，焊接接头应相互错开。 （3）钢筋笼制作要符合规范要求，否则不得使用。 （4）钢筋笼制作应对钢筋规格，焊条规格、品种
14、，焊口规格、焊缝长度，焊缝外观和质量，主筋和箍筋制作偏差等进行检查。 9图 6 钢筋笼制作 图 7 钢筋笼安放 2.4.2 钢筋笼的安放 （1）安置钢筋笼之前清理孔口周围，防止钻机出土落入孔内。 （2）灌注工将预制的钢筋笼抬到孔口，搬运过程中要轻抬轻放，破损的钢筋笼应及时进行修复。 （3）利用钻机自备吊钩插入孔中，人工下方钢筋笼，当人工下方不动时，采用振捣器安装在钢筋笼上口进行振捣下放，用水准仪确定标高，并将其固定在设计笼顶标高处。 （4）固定钢筋笼要保证主筋保护层厚度。 （5）吊放钢筋笼时，为防止起吊笼体变形，笼体下部可绑附钢管（沿主筋通长布置） 。下放钢筋笼之前，要调直、对中。 （6）起吊
15、吊点要合理布置，吊起钢筋笼头部同时，通过人工抬起钢筋笼的底部，起吊过程中，至少专人远距离双方向垂直控制指挥，防止碰撞孔壁，确保钢筋笼保护层（保护层可以通过在加劲箍上焊接保护层定位钢筋头或绑扎固定成品钢筋保护层垫块进行控制）符合设计图纸要求。 （7）钢筋笼应连续沉入压灌砼中，如遇下沉阻力过大，要及时拔出钢筋笼，重新成孔插入，并用水平仪监控桩顶标高。 （8）钢筋笼固定后，灌注工清理孔口，确保砼初凝前无残土掉入孔内。 3 质量控制技术 103.1 质量验收标准 质量验收标准执行钻孔压灌超流态砼桩基础技术规程DB23/T3602010 和长螺旋钻孔压灌砼后插钢筋笼灌注桩施工技术规程DB11/T582-
16、2008 等。3.2 质量控制技术探讨 3.2.1 砼压灌质量控制 砼压灌工序是该桩基施工直接关系到桩体成型质量的重点，也是最不同于泥浆护壁桩基施工工艺的工序。泥浆护壁桩砼是“自上而下”逐层向上灌注浇筑砼，而该桩是“自下而上”压灌顶升浇筑砼，且该砼为超流态砼。由于砼是“自下而上”压灌浇筑，我们不难得出，该工序质量控制主要方面就是:砼质量、压灌与提钻的同步和压灌压力等。 砼质量控制方面，首先应要求采用有资质单位供应的预拌商品砼，然后必须对于进场砼开罐浇筑前严格检查复核砼质保资料、配合比、出厂合格证等资料，最后随即抽查砼塌落度是否复核要求，并按要求留置砼试块等。 压灌与提钻的同步方面，应确保钻至设计标高后，提钻之前先泵入砼，并停顿 1020S，然后开始提升钻具，提钻速度：宜为1.21.5m/min，严禁超速，并要求始终保证管内要有一定高度（应不少于 1m 高度）的砼。 压灌压力方面，规范要求长螺旋钻孔压灌桩充盈系数应大于 1。现场施工正常充盈系数宜为 1.021.3。为确保砼灌注压灌压力，同一根桩砼压灌应连续进行，防止砼产生分层或离析；至桩头时压灌砼高度宜高出桩顶标高 0.30.5m。
